Cell Reports揭示糖尿病腎病新機制：乳酸化修飾TRIM65驅動腎小管損傷

作為糖尿病主要微血管并發癥，糖尿病腎病（DKD）以腎功能漸進性喪失和腎間質纖維化為核心，腎小管上皮細胞（TEC）損傷是疾病進展的關鍵環節。DKD中TEC存在線粒體功能障礙，導致能量代謝從脂肪酸氧化轉向糖酵解，引發乳酸積累；乳酸并非被動代謝產物，而是主動調控TEC損傷的信號分子，但具體機制不明。深圳市人民醫院楊書、南昌大學姜玫秀、北京大學深圳醫院梁真研究團隊在Cell Reports (IF6.9)發文“TRIM65 as a key regulator of ferroptosis and glycolysis in lactate-driven renal tubular injury and diabetic kidney disease”，研究揭示乳酸誘導的TRIM65在K206位點的乳酸化修飾，會損害其在抑制鐵死亡和糖酵解中的雙重調控作用，進而推動DKD的進展，同時也明確了潛在的治療靶點。
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病毒產品：AAV9-Ksp1.3-Trim65、AAV9-Ksp1.3-Trim65 K206R、AAV9-Ksp1.3-null
注射方式：腎臟原位注射

研究結果
1、TRIM65通過泛素化降解IREB2與PDK4抑制鐵死亡和糖酵解，對抗糖尿病腎病
單細胞數據庫的再分析鑒定出TRIM65主要在腎小管上皮細胞（TEC）中高表達。在糖尿病相關條件刺激下，TEC中IREB2的蛋白及mRNA水平均顯著升高，且乳酸對IREB2表達的誘導作用強于HGPA，提示乳酸是調控IREB2的關鍵代謝信號。內源性及外源性Co-IP等實驗證實，TRIM65可與IREB2直接相互作用，并且TRIM65主要通過 K48 型泛素鏈介導IREB2泛素化。鑒于IREB2是鐵死亡的關鍵調節因子，研究團隊探索了TRIM65是否參與鐵死亡的調節，發現TRIM65依賴IREB2抑制乳酸誘導的鐵死亡，且該調控在乳酸積累的病理狀態下更顯著。除了與鐵死亡相關的基因外，研究團隊還發現糖酵解關鍵調控基因PDK4在TRIM65 KO后蛋白水平顯著增加，數據表明PDK4是TRIM65的直接靶標，TRIM65促進PDK4的泛素化和隨后的降解。進一步的分析證實TRIM65參與乳酸介導的TEC糖酵解能力上調，且這種調節依賴于PDK4。隨后，研究人員探索了TRIM65在DKD進展中的潛在作用，發現Trim65 TKO（腎小管特異性敲除）使糖尿病小鼠的腎損傷惡化，并加重了DKD小鼠腎臟中的脂質積累、氧化應激異常及炎癥，此外Trim65 TKO DKD小鼠腎臟中，IREB2和PDK4蛋白水平顯著升高，而二者的泛素化水平降低。表明TRIM65缺乏通過促進糖酵解、鐵凋亡和炎癥加劇DKD，突出了其作為DKD治療靶點的潛力。

2、TRIM65在TECs中的過表達賦予糖尿病小鼠對腎損傷的抵抗力
通過攜帶腎小管特異性啟動子的腺相關病毒，向野生型糖尿病小鼠腎臟TEC中特異性過表達TRIM65，Western blot驗證顯示AAV9-Trim65轉染后，糖尿病小鼠腎臟中TRIM65蛋白水平顯著升高，且其下游靶蛋白IREB2和PDK4的蛋白水平降低、泛素化水平升高，證實TRIM65在TEC中成功過表達并恢復了對IREB2和PDK4的泛素化降解功能。不僅如此，TRIM65 過表達顯著緩解了糖尿病誘導的腎臟損傷，減少了糖尿病小鼠腎臟的脂質積累和氧化應激，同時降低了糖尿病小鼠腎臟的乳酸含量，下調了糖酵解關鍵基因的mRNA表達，改善了糖酵解異常；此外，腎臟中炎癥相關細胞因子的mRNA水平顯著降低，炎癥反應得到抑制。機制上，經預測及突變實驗證實，研究人員發現TRIM65的K206位點是關鍵乳酸化位點，TRIM65乳酸化隨DKD進展升高，且與IREB2、PDK4蛋白水平正相關、泛素化水平負相關，還與 DKD 嚴重程度正相關，表明TRIM65 K206對于調節乳酸刺激下的糖酵解反應和鐵死亡是關鍵的。

3、乳酸刺激下p300介導TRIM65 K206位點的乳酸化
將AAV9-Trim65和AAV9-Trim65 K206R轉染到TRIM65 KO小鼠的腎臟中，并誘導DKD模型。結果顯示，野生型TRIM65可逆轉TRIM65 KO導致的DKD腎損傷，而TRIM65 K206R突變體對DKD的保護效果更顯著；同時，兩種TRIM65均可下調KO小鼠腎臟中IREB2和PDK4的蛋白水平，證實 TRIM65的K206乳酸化是小鼠DKD發病的關鍵因素，該位點乳酸化缺失可增強TRIM65的抗DKD作用。進一步的探索分析發現，p300（乳酸轉移酶）可與TRIM65直接結合（結合區域為TRIM65的A139-260位氨基酸）。在乳酸刺激下，糖尿病模型小鼠腎臟中p300蛋白水平升高，且乳酸會增強二者相互作用；p300過表達能提高TRIM65乳酸化水平，p300抑制劑則可抑制該乳酸化，且 TRIM65 K206R突變會阻斷p300對TRIM65乳酸化的促進作用，證實p300是介導乳酸誘導TRIM65 K206位點乳酸化的關鍵分子。

研究結論
本研究表明乳酸通過催化TRIM65蛋白K206位點的乳酸化修飾，抑制其泛素連接酶活性。這一修飾阻止了鐵調節蛋白IREB2和糖酵解關鍵基因PDK4的降解，從而在DKD中驅動鐵死亡和糖酵解過程。研究同時發現，無法被乳酸化的K206R突變體能顯著增強抗DKD療效，由此確立TRIM65乳酸化作為治療DKD的新靶點。